DE102017115589B3 - BATTERY FOR A VEHICLE AND METHOD - Google Patents

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Abstract

Es werden ein Kontaktelement (100, 102) für ein Batteriemodul (452), ein Verbindungselement (104) zum Verbinden von zwei Batteriemodulen (452), ein entsprechendes Batteriemodul (452) eine aus diesen Batteriemodulen (452) aufgebaute Batterie (450) sowie ein Fahrzeug (560) mit einer solchen Batterie (450) beschrieben. Das Kontaktelement (100, 102) umfasst eine Basis (106) zum elektrisch und mechanisch Verbinden an einem Pol eines Batteriemoduls (452), einen ersten Schenkel (108), dessen erstes Ende (112) mit der Basis (106) verbunden ist, und einen zweiten Schenkel (110), dessen erstes Ende (112) mit der Basis (106) verbunden ist, wobei die beiden Schenkel (108, 110) einen Aufnahmeraum (118) formen, der im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ist und auf der der Basis (106) entgegengesetzten Seite zwischen zweiten Enden (114) der beiden Schenkel (108, 110) eine Einführöffnung (116) ausgeformt ist. An beiden Enden (124, 126) des Verbindungselements (104) sind jeweils zwei parallele Abflachungen (130) ausgeformt, wodurch zwei gegenüberliegende flache Flächen (130) und zwei auf einem Kreisbogen liegende Flächen (132) ausgeformt sind. Dabei ist eine Dicke (136) der abgeflachten Enden (124, 106. 20) kleiner als eine Breite (138) der Einführöffnung (116) des korrespondierenden Kontaktelements (100, 102).A contact element (100, 102) for a battery module (452), a connecting element (104) for connecting two battery modules (452), a corresponding battery module (452), a battery (450) constructed from these battery modules (452) and a Vehicle (560) with such a battery (450) described. The contact element (100, 102) comprises a base (106) for electrically and mechanically connecting to a pole of a battery module (452), a first leg (108) whose first end (112) is connected to the base (106), and a second leg (110) having its first end (112) connected to the base (106), the two legs (108, 110) forming a receiving space (118) substantially circular in cross-section and on the base (106) opposite side between the second ends (114) of the two legs (108, 110) an insertion opening (116) is formed. At both ends (124, 126) of the connecting element (104) in each case two parallel flattenings (130) are formed, whereby two opposite flat surfaces (130) and two lying on a circular arc surfaces (132) are formed. In this case, a thickness (136) of the flattened ends (124, 106, 20) is smaller than a width (138) of the insertion opening (116) of the corresponding contact element (100, 102).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterie für ein Fahrzeug mit einem Kontaktelement für ein Batteriemodul und einem Verbindungselement zum Verbinden von zwei Batteriemodulen, sowie ein Verfahren zum Verbinden einer Mehrzahl von Batteriemodulen, um eine Batterie für ein Fahrzeug herzustellen.The present invention relates to a battery for a vehicle having a contact member for a battery module and a connector for connecting two battery modules, and a method for connecting a plurality of battery modules to manufacture a battery for a vehicle.

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit Batterien für Fahrzeugbordnetze beschrieben. Die Erfindung kann aber in jeder Anwendung genutzt werden, in welcher Batteriemodule zu einer Batterie zusammengefasst und somit verbunden werden oder allgemein, wo Bauteile miteinander elektrisch verbunden werden müssen, (z.B. Schaltschrankbau).The present invention will be described below mainly in connection with batteries for vehicle electrical systems. However, the invention can be used in any application in which battery modules are grouped into a battery and thus connected or generally where components must be electrically connected to each other (e.g., control cabinet construction).

Bislang werden Batteriemodule zum elektrischen Verschalten eines Batteriesystems mit Stromschienen aus Kupfer-, Flach- bzw. Blechmaterial verbunden. Als Verbindungselement kommen Schrauben zum Einsatz. Ziel der Verschraubung ist es, eine möglichst hohe Kontaktkraft zu erhalten, um einen möglichst geringen Übergangswiderstand zu erreichen. So werden in aktuellen Projekten mindestens zwei, oft sogar vier Schrauben pro Stromschiene eingesetzt. Diese Schrauben werden an den Stromschienen vormontiert angeliefert, wobei sie als Verliersicherung in aufwändigen Kunststoffkäfigen gehalten werden. Dies führt zu entsprechenden Kosten und einem entsprechenden Zeitaufwand bei der Montage.So far, battery modules for electrically interconnecting a battery system with busbars made of copper, sheet or sheet material are connected. As a fastener screws are used. The aim of the screw is to obtain the highest possible contact force in order to achieve the lowest possible contact resistance. Thus, in current projects at least two, often even four screws per busbar are used. These screws are delivered pre-assembled to the busbars, where they are kept as captive in elaborate plastic cages. This leads to corresponding costs and a corresponding amount of time during assembly.

US 3 587 030 A beschreibt einen Anschlussverbinder zum Leiten von elektrischem Strom von einer Stromquelle zu einem Widerstandsheizelement. Der Verbinder umfasst einen flexiblen geflochtenen Leiter mit einem Anschluss an einem Ende zur Befestigung an einer Stromquelle und einer an dem anderen Ende angebrachten Federklemme, um den Leiter eng an ein Widerstandsheizelement anzuklemmen und den innigen Kontakt aufrechtzuerhalten, wenn das Heizelement temperaturbedingt sich dehnt oder schrumpft. Auch entsprechende Kontaktelemente werden beschrieben. US Pat. No. 3,587,030 describes a terminal connector for conducting electrical power from a power source to a resistance heating element. The connector includes a flexible braided conductor having a terminal at one end for attachment to a power source and a spring clip attached to the other end for snugly clamping the conductor to a resistance heating element and maintaining intimate contact as the heating element expands or shrinks due to temperature. Also corresponding contact elements are described.

DE 44 16 888 C1 offenbart ein Kontaktelement für aus einem blechartigen Ausgangsmaterial ausgestanzte elektrische Steckerverbinder. Es weist zwei gabelartige Schenkel auf mit an deren freien Enden gegeneinander gerichteten Vorsprüngen, die zur kontaktgebenden, diametralen Anlage an ein zwischen die gabelartig angeordneten Schenkel einführbares stift- oder bandartiges Kontaktelement vorgesehen sind. Die für die kontaktgebende Anlage vorgesehenen Begrenzungskanten der Vorsprünge verlaufen gerade. Bei unbelastetem Kontaktelement schließen diese geraden Begrenzungskanten mit dessen Mittelachse einen spitzen Winkel ein, der dem Auslenkwinkel der Schenkel bei eingeführtem stift- oder bandartigem Kontaktelement entspricht. Der den Vorsprüngen abgewandte Teil des Kontaktelementes ist als Bogen ausgebildet, an dessen Mittelabschnitt ein zur Anschlußfahne des Kontaktelementes führender Steg anschließt. Das Kontaktelement weist im Wesentlichen die Form einer Stimmgabel auf. DE 44 16 888 C1 discloses a contact element for punched out of a sheet-like starting material electrical connector plug. It has two fork-like legs with at their free ends against each other directed projections, which are provided for contact-making, diametrical contact with an insertable between the fork-like legs leg or ribbon-like contact element. The provided for the contact system boundary edges of the projections are straight. When unloaded contact element include these straight boundary edges with its central axis an acute angle, which corresponds to the deflection angle of the legs with inserted pin or band-like contact element. The projections facing away from the part of the contact element is formed as an arc, at the central portion of which leads to a terminal lug of the contact element leading web. The contact element essentially has the shape of a tuning fork.

EP 3 082 195 A1 beschreibt eine schraubenlose Klemmvorrichtung für elektrische Leiter, insbesondere Blitzschutz- oder Erdungsleiter mit gleicher oder unterschiedlicher Querschnittsfläche, bestehend aus mindestens zwei gegenüberliegenden Federschenkeln aus elektrisch leitfähigem Material, die ein Federschenkelpaar bilden und welche eine Formgebung zum Aufnehmen und Kontaktieren eines Abschnitts des jeweiligen elektrischen Leiters besitzen, sowie mit einem Verbindungsabschnitt zwischen den Federschenkeln. Erfindungsgemäß sind ein erstes Klemmenteil mit mindestens zwei Federschenkeln und ein zweites Klemmenteil mit mindestens zwei Federschenkeln vorgesehen, wobei die jeweiligen Verbindungsabschnitte zwischen den Federschenkeln Rücken an Rücken liegend verbindbar angeordnet sind. EP 3 082 195 A1 describes a screwless clamping device for electrical conductors, in particular lightning protection or grounding conductor with the same or different cross-sectional area, consisting of at least two opposite spring legs of electrically conductive material, which form a pair of spring legs and which have a shape for receiving and contacting a portion of the respective electrical conductor, and with a connecting portion between the spring legs. According to the invention, a first clamping part is provided with at least two spring legs and a second clamping part with at least two spring legs, wherein the respective connecting portions are arranged lying back to back lying between the spring legs.

DE 10 2011 015 040 A1 beschreibt einen elektrischen Energiespeicher eines Kraftfahrzeugs, mit mehreren elektrisch gekoppelten Speicherzellen, wobei jede Speicherzelle elektrische Anschlusspole aufweist, die mit elektrischen Anschlusspolen benachbarter Speicherzellen elektrisch gekoppelt sind, wobei zumindest diejenigen elektrischen Anschlusspole der Speicherzellen, die mit elektrischen Anschlusspolen benachbarter Speicherzellen elektrisch gekoppelt sind, klemmenartig ausgebildet sind, und wobei zur elektrischen Kopplung benachbarten Speicherzellen in die klemmenartig ausgebildeten Anschlusspole schienenartig oder stegartig ausgebildete, elektrisch leitende Kopplungsmittel eingesteckt sind. DE 10 2011 015 040 A1 describes an electrical energy storage device of a motor vehicle, having a plurality of electrically coupled memory cells, each memory cell having electrical connection poles which are electrically coupled to electrical terminal poles of adjacent memory cells, wherein at least those electrical terminal poles of the memory cells, which are electrically coupled to electrical terminal poles of adjacent memory cells, formed like a terminal are, and wherein electrically adjacent to the electrical coupling memory cells in the terminal-like terminal poles rail-like or web-like design, electrically conductive coupling means are inserted.

WO 2006/084995 A2 offenbart eine Anordnung, die eine elektrische Verbindung bildet, welche aus einem elektrisch leitenden starren Stab besteht, der an jedem seiner Enden mit einem mehradrigen flexiblen Leiter einstückig ausgeformt ist. WO 2006/084995 A2 discloses an assembly which forms an electrical connection consisting of an electrically conductive rigid rod which is integrally formed at each of its ends with a multicore flexible conductor.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine kostengünstige Lösung zum Verbinden von Batteriemodulen für eine Fahrzeugbatterie, die sich einfach und mit geringem zeitlichem Aufwand montieren lässt, zu schaffen.An object of the invention is therefore, using a constructively simple means as possible, a cost-effective solution for connecting battery modules for a vehicle battery, which easy to install and with little expenditure of time to create.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.The object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims, the description and the accompanying figures. In particular, the independent claims of a claim category can also be developed analogously to the dependent claims of another claim category.

Ein Kontaktelement für ein Batteriemodul weist eine Basis, einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel auf. Unter einem Kontaktelement kann ein Klemmstück verstanden werden. Die Basis ist eingerichtet, elektrisch und mechanisch mit einem Pol eines Batteriemoduls verbunden zu werden. Die beiden Schenkel sind mit der Basis verbunden. So sind ein erstes Ende des ersten Schenkels sowie ein erstes Ende des zweiten Schenkels mit der Basis verbunden. Die beiden Schenkel formen einen Aufnahmeraum, welcher im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ist. Zwischen einem zweiten Ende des ersten Schenkels und einem zweiten Ende des zweiten Schenkels ist eine Einführöffnung ausgebildet. Dabei bezeichnet das zweite Ende das dem ersten Ende gegenüberliegende Ende des jeweiligen Schenkels.A contact element for a battery module has a base, a first leg and a second leg. Under a contact element, a clamping piece can be understood. The base is arranged to be electrically and mechanically connected to a pole of a battery module. The two legs are connected to the base. Thus, a first end of the first leg and a first end of the second leg are connected to the base. The two legs form a receiving space, which is substantially circular in cross section. Between a second end of the first leg and a second end of the second leg, an insertion opening is formed. In this case, the second end denotes the opposite end of the first end of the respective leg.

Unter dem Verbindungselement kann eine Stromschiene verstanden werden. So weist das Verbindungselement zwei Enden auf. Das Verbindungselement kann in drei Abschnitte unterteilt werden: einen ersten Kontaktabschnitt, einen zweiten Kontaktabschnitt sowie einen die beiden Kontaktabschnitte verbindenden Verbindungsabschnitt. An den Enden des Verbindungselements sind jeweils zwei parallele Abflachungen ausgeformt. Als Enden werden in diesem Fall die beiden Kontaktabschnitte bezeichnet. So sind die beiden Abflachungen auf zwei zueinander gegenüberliegenden Seiten des Verbindungselements, bzw. der Kontaktabschnitte des Verbindungselements, angeordnet. Eine Abflachung ist als eine im Wesentlichen in einer Ebene liegende Fläche definiert. Die beiden Abflachungen werden durch zwei jeweils auf einem Kreisbogen liegende Flächen verbunden. So wird ein Außenumfang im Bereich der Enden oder Endstücke durch die beiden Abflachungen sowie die beiden auf einem Kreisbogen liegenden Flächen, die jeweils abwechselnd angeordnet sind, geformt. Eine Dicke zwischen den beiden Abflachungen ist kleiner als die Einführöffnung eines korrespondierenden Kontaktelements.Under the connecting element can be understood a busbar. Thus, the connecting element has two ends. The connecting element can be subdivided into three sections: a first contact section, a second contact section and a connecting section connecting the two contact sections. At the ends of the connecting element in each case two parallel flats are formed. As ends, the two contact portions are referred to in this case. Thus, the two flats are arranged on two opposite sides of the connecting element, or the contact portions of the connecting element. A flat is defined as a substantially in-plane surface. The two flats are connected by two surfaces each lying on a circular arc. Thus, an outer circumference in the region of the ends or end pieces is formed by the two flats and the two lying on a circular arc surfaces, which are each arranged alternately. A thickness between the two flats is smaller than the insertion opening of a corresponding contact element.

Ein Batteriemodul umfasst zumindest ein beschriebenes Kontaktelement, welches mit einem Pol des Batteriemoduls elektrisch gekoppelt ist.A battery module comprises at least one described contact element, which is electrically coupled to a pole of the battery module.

Eine Batterie für ein Fahrzeug umfasst zumindest zwei solche Batteriemodule, die über ein entsprechendes Verbindungselement miteinander elektrisch gekoppelt sind. In der Regel wird ein Minuspol eines ersten Batteriemoduls mit einem Pluspol eines zweiten Batteriemoduls elektrisch verbunden. So weist ein erster Pol des ersten Batteriemoduls ein entsprechendes Kontaktelement auf sowie ein zweiter Pol des zweiten Batteriemoduls ebenso ein entsprechendes Kontaktelement. Dabei ist eine Dicke zwischen den beiden Abflachungen jeweils kleiner als die Einführöffnung des korrespondierenden Kontaktelements. Weiterhin ist ein Innendurchmesser des im Wesentlichen im Querschnitt kreisförmigen Aufnahmeraums jeweils etwas kleiner einem Durchmesser des Verbindungselements im Bereich zwischen den beiden auf einem Kreisbogen liegenden Flächen. Das Verbindungselement wird nach dem Einführen der Enden in den Aufnahmeraum des Kontaktelements um in etwa 90° gedreht, sodass die beiden auf dem Kreisbogen liegenden Flächen jeweils mit einem Schenkel des entsprechenden Kontaktelements in Kontakt sind. Dadurch wird gleichzeitig ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten Kontaktelement des ersten Batteriemoduls und dem Verbindungselement sowie zwischen dem zweiten Kontaktelement des zweiten Batteriemoduls und dem Verbindungselement hergestellt.A battery for a vehicle comprises at least two such battery modules, which are electrically coupled to one another via a corresponding connecting element. As a rule, a negative pole of a first battery module is electrically connected to a positive pole of a second battery module. Thus, a first pole of the first battery module has a corresponding contact element and a second pole of the second battery module likewise has a corresponding contact element. In this case, a thickness between the two flats is smaller than the insertion opening of the corresponding contact element. Furthermore, an inner diameter of the receiving space, which is substantially circular in cross section, is in each case somewhat smaller than a diameter of the connecting element in the region between the two surfaces lying on a circular arc. The connecting element is rotated after insertion of the ends in the receiving space of the contact element by approximately 90 °, so that the two lying on the circular arc surfaces are each in contact with a leg of the corresponding contact element. As a result, an electrical contact between the first contact element of the first battery module and the connecting element as well as between the second contact element of the second battery module and the connecting element is produced at the same time.

Ein Verfahren zum Verbinden einer Mehrzahl von Batteriemodulen, um eine Batterie für ein Fahrzeug herzustellen, umfasst einen Schritt des Bereitstellens von zumindest zwei Batteriemodulen und einem Verbindungselement, einen Schritt des Anordnens der Batteriemodule, einen Schritt des Einführens des Verbindungselements durch die Aufnahmeöffnung der an den Batteriemodulen befindlichen Kontaktelemente sowie einen Schritt des Drehens des Verbindungselements um seine Längsachse, um einen elektrischen und mechanischen Kontakt zwischen dem Verbindungselement und den Schenkeln der Kontaktelemente herzustellen.A method of connecting a plurality of battery modules to manufacture a battery for a vehicle includes a step of providing at least two battery modules and a connector, a step of disposing the battery modules, a step of inserting the connector through the receiving opening of the battery modules located contact elements and a step of rotating the connecting element about its longitudinal axis to produce an electrical and mechanical contact between the connecting element and the legs of the contact elements.

Mit anderen Worten wird in einer Ausführungsform der erfinderischen Idee eine Stromschiene beispielsweise aus Rundmaterial in modulseitigen Kontaktelementen durch eine 90° Drehung kontaktiert und gleichzeitig fixiert. Vorteilhafterweise wird ein Entfall von Schrauben und eine einfachere, schnellere Montage erreicht. Darüber hinaus wird ein Entfall von Kunststoffteilen, die zur Vorfixierung der Schrauben dienen, erreicht.In other words, in one embodiment of the inventive idea, a busbar, for example made of round material in module-side contact elements contacted by a 90 ° rotation and fixed simultaneously. Advantageously, a removal of screws and a simpler, faster assembly is achieved. In addition, an elimination of plastic parts, which serve to pre-fix the screws achieved.

In einer besonderen Ausführungsform umfassen die Kontaktelemente und gleichzeitig oder alternativ das Verbindungselement bzw. die Verbindungselemente im Wesentlichen Kupfer oder eine Kupferlegierung. Insbesondere bei Hochvolt Anwendungen im Fahrzeug wird eine hohe Stromtragfähigkeit gefordert, wofür sich Kupfer als Verbindungsmaterial eignet. In einer weiteren alternativen Ausführungsform umfassen die Kontaktelemente und gleichzeitig oder alternativ das Verbindungselement bzw. die Verbindungselemente im Wesentlichen Aluminium oder eine Aluminiumlegierung. Dies kann aus Gewichtsgründen vorteilhaft sein.In a particular embodiment, the contact elements and at the same time or alternatively the connecting element or the connecting elements essentially comprise copper or a copper alloy. Especially in high-voltage applications in the vehicle, a high current carrying capacity is required, for which copper as a connecting material suitable. In a further alternative embodiment, the contact elements and at the same time or alternatively the connecting element or the connecting elements essentially comprise aluminum or an aluminum alloy. This can be advantageous for reasons of weight.

Um einen Kraftschluss, Formschluss bzw. eine reibschlüssige Verbindung zwischen einem Kontaktelement und einem Kontaktabschnitt des Verbindungselements herzustellen, weist der Innendurchmesser des Aufnahmeraums einen kleineren Durchmesser auf als der Kontaktabschnitt des Verbindungselements. Hierdurch wird eine Verpressung angestrebt, die unter allen Toleranzlagen einen hinreichend guten Übergangswiderstand erzeugt. Vorteilhafterweise ist die Kontaktkraft für die sichere elektrische Verbindung so groß, dass ein unbeabsichtigtes Lösen ausgeschlossen ist.In order to produce a frictional connection, positive connection or a frictional connection between a contact element and a contact section of the connecting element, the inner diameter of the receiving space has a smaller diameter than the contact section of the connecting element. As a result, a compression is sought, which produces a sufficiently good contact resistance under all tolerance positions. Advantageously, the contact force for the secure electrical connection is so great that an accidental release is excluded.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Schenkel in der Nähe der Einführöffnung eine Störkante auf. Die Störkante weist von dem im Wesentlichen kreisförmigen Aufnahmeraum nach innen. Dabei ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform eine Fläche der Störkante parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Basis des Kontaktelements. Eine solche Störkante dient als Anschlag für das Verbindungselement, nachdem dieses bzw. der Kontaktabschnitt des Verbindungselements in den Aufnahmeraum des Kontaktelements eingeführt und danach um 90° in Richtung der Störkante verdreht wurde. Somit stellt die Störkante die Funktion einer haptischen Rückmeldung bei der Montage dar.In a preferred embodiment, the first leg in the vicinity of the insertion opening on a Störkante. The interfering edge points inwards from the substantially circular receiving space. In this case, in a particularly preferred embodiment, an area of the interfering edge is parallel to a main extension plane of the base of the contact element. Such a disturbing edge serves as a stop for the connecting element after this or the contact portion of the connecting element has been introduced into the receiving space of the contact element and then rotated by 90 ° in the direction of the interfering edge. Thus, the Störkante represents the function of a haptic feedback during assembly.

Das Verbindungselement kann in einer Grundform in drei Abschnitte unterteilt werden. Einen ersten Kontaktabschnitt, einen zweiten Kontaktabschnitt und einen die beiden Kontaktabschnitte verbindenden Verbindungsabschnitt. Die Kontaktabschnitte sind gekennzeichnet durch die beiden Abflachungen und die die Abflachungen verbindenden auf einem (gemeinsamen) Kreisbogen liegenden Flächen.The connecting element can be subdivided in a basic form into three sections. A first contact portion, a second contact portion and a connecting portion connecting the two contact portions. The contact sections are characterized by the two flats and the flats connecting on a (common) arc lying surfaces.

Ein Verbindungselement zum Verbinden von zwei Batteriemodulen kann im Wesentlichen stabförmig ausgebildet sein. So kann das Verbindungselement als ein formstabiler Rundleiter ausgebildet sein. So kann es sich um ein bearbeitetes Rundmaterial handeln. In diesem Fall ist das Verbindungselement als eine (formstabile) Stromschiene ausgeformt.A connecting element for connecting two battery modules may be substantially rod-shaped. Thus, the connecting element may be formed as a dimensionally stable round conductor. So it can be a processed round material. In this case, the connecting element is formed as a (dimensionally stable) bus bar.

In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Verbindungselement eine flexible Leitung. Unter einer flexiblen Leitung kann auch ein biegeschlaffer Rundleiter oder Litzenleiter verstanden werden. So kann eine flexible Stromschiene realisiert werden, indem nur die Endstücke auf herkömmliche, an den Enden abisolierte Rundleiter aufgebracht werden, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Crimpen. Vorteilhafterweise müssen die zu verbindenden (Batterie-) Module nicht mehr exakt zueinander ausgerichtet werden, da durch die flexible Leitung gewisse Toleranzen ausgeglichen werden können. Weiterhin können vorteilhafterweise problemlos größere Distanzen überwunden werden; ab einer gewissen Länge des Verbindungselements bzw. des als flexible Leitung ausgebildeten Verbindungsabschnitts können beide Enden „unabhängig“ voneinander montiert werden, die Stromschienen können auch Störkanten oder Höhensprünge überwinden oder sogar winkelig angeordnete Module verbinden.In an alternative embodiment, the connecting element comprises a flexible conduit. A flexible cable can also be understood as a flexible, round conductor or stranded conductor. Thus, a flexible busbar can be realized by only the end pieces are applied to conventional, stripped at the ends round conductor, for example by welding, soldering or crimping. Advantageously, the (battery) modules to be connected no longer have to be exactly aligned with one another since certain tolerances can be compensated for by the flexible conduit. Furthermore, advantageously longer distances can be easily overcome; After a certain length of the connecting element or of the connecting section designed as a flexible line, both ends can be mounted "independently" of one another, and the busbars can also overcome interference edges or height jumps or even connect modules arranged at an angle.

In einer besonderen Ausführungsform kann das Verbindungselement abschnittsweise einen Isolationsmantel aufweisen. Der Isolationsmantel ist bevorzugt im Bereich des Verbindungsabschnitts angeordnet oder umfasst den gesamten Verbindungsabschnitt. Der Isolationsmantel stellt eine elektrische Isolation bereit. Dabei kann der Isolationsmantel beispielsweise als Schrumpfschlauch ausgebildet sein. Alternativ kann der Isolationsmantel beispielsweise aufgespritzt sein, oder das Verbindungselement mit einem Isolationsmantel umgossen sein.In a particular embodiment, the connecting element may have an insulating jacket in sections. The insulating jacket is preferably arranged in the region of the connecting portion or comprises the entire connecting portion. The insulation jacket provides electrical insulation. In this case, the insulation jacket may be formed, for example, as a shrink tube. Alternatively, the insulation jacket may be sprayed on, for example, or the connecting element may be encapsulated with an insulation jacket.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Verbindungsabschnitt, d. h. der Abschnitt des Verbindungselements zwischen den beiden Enden bzw. den beiden Kontaktabschnitten in einem Teilabschnitt zumindest eine Abflachung für einen Werkzeugeingriff auf. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Verbindungsabschnitt zwei gegenüberliegende, parallel ausgerichtete Abflachungen auf. Diese Variante erleichtert den Einsatz eines Standardwerkzeugs wie beispielsweise eines Gabelschlüssels.In a preferred embodiment, the connecting portion, i. H. the portion of the connecting element between the two ends or the two contact portions in a section at least one flattening for a tool engagement. In a particularly preferred embodiment, the connecting portion has two opposite, parallel aligned flats. This variant facilitates the use of a standard tool such as a fork wrench.

Figurenlistelist of figures

Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine perspektivische vereinfachte Darstellung von zwei Kontaktelementen und einem Verbindungselement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine perspektivische, vereinfachte Darstellung des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels, wobei das Verbindungselement in jeweils einen Aufnahmeraum der Kontaktelemente eingeführt ist;
  • 3 eine perspektivische, vereinfachte Darstellung des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels in einem verriegelten Zustand;
  • 4 eine perspektivische, vereinfachte Darstellung einer Batterie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 5 ein Fahrzeug mit einer Batterie gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ein Verfahren zum Verbinden einer Mehrzahl von Batteriemodulen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
  • 7 eine perspektivische, vereinfachte Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels mit einer flexiblen Leitung im Bereich des Verbindungsabschnitts gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
  • 8 eine perspektivische, vereinfachte Darstellung des in 7 dargestellten Ausführungsbeispiels.
Hereinafter, an advantageous embodiment of the invention will be explained with reference to the accompanying figures. Show it:
  • 1 a simplified perspective view of two contact elements and a connecting element according to an embodiment of the present invention;
  • 2 a perspective, simplified representation of the in 1 illustrated embodiment, wherein the connecting element is inserted into a respective receiving space of the contact elements;
  • 3 a perspective, simplified representation of the in 2 illustrated embodiment in a locked state;
  • 4 a perspective simplified view of a battery according to an embodiment of the present invention;
  • 5 a vehicle with a battery according to an embodiment of the present invention;
  • 6 a method of connecting a plurality of battery modules according to an embodiment of the present invention,
  • 7 a perspective, simplified exploded view of an embodiment with a flexible conduit in the region of the connecting portion according to an embodiment of the present invention, and
  • 8th a perspective, simplified representation of the in 7 illustrated embodiment.

Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The figures are merely schematic representations and serve only to illustrate the invention. Identical or equivalent elements are consistently provided with the same reference numerals.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

1 zeigt wesentliche Aspekte der hier beschriebenen erfinderischen Idee. Dargestellt sind ein erstes Kontaktelement 100, ein zweites Kontaktelement 102 sowie ein Verbindungselement 104. Die Kontaktelemente 100, 102 sind ausgebildet, um mit einem Pol eines Batteriemoduls (hier nicht dargestellt) verbunden zu werden. Die Kontaktelemente 100, 102 weisen jeweils eine Basis 106 auf, um das Kontaktelement elektrisch und mechanisch mit dem genannten Pol des Batteriemoduls zu verbinden. Weiterhin weisen die Kontaktelemente 100, 102 einen ersten Schenkel 108 und einen zweiten Schenkel 110 auf. Die Schenkel 108, 110 weisen jeweils ein erstes Ende 112 auf, welches jeweils mit der Basis 106 verbunden ist, sowie ein zweites Ende 114 auf, wobei die Kontaktelemente 100, 102 zwischen den zweiten Enden 114 eine Einführöffnung 116 aufweisen. Die Schenkel 108, 110 umfassen einen Aufnahmeraum 118. Der Aufnahmeraum 118 ist im Wesentlichen kreisförmig ausgeformt, die genannte Einführöffnung 116 befindet sich auf der bezogen auf einen Kreismittelpunkt des Aufnahmeraums 118 zur Basis 106 gegenüberliegenden Seite des Aufnahmeraums 118. 1 shows essential aspects of the inventive idea described here. Shown are a first contact element 100 , a second contact element 102 and a connecting element 104 , The contact elements 100 . 102 are configured to be connected to a pole of a battery module (not shown). The contact elements 100 . 102 each have a base 106 to electrically and mechanically connect the contact element with said pole of the battery module. Furthermore, the contact elements 100 . 102 a first leg 108 and a second leg 110 on. The thigh 108 . 110 each have a first end 112 on, each with the base 106 connected, as well as a second end 114 on, with the contact elements 100 . 102 between the second ends 114 an insertion opening 116 exhibit. The thigh 108 . 110 include a recording room 118 , The recording room 118 is formed substantially circular, said insertion opening 116 is located on the basis of a circle center of the receiving space 118 to the base 106 opposite side of the recording room 118 ,

Der erste Schenkel 108 weist eine Störkante 120 auf. Die Störkante 120 weist von einer den Aufnahmeraum 118 definierenden Innenumfangsfläche 122 des ersten Schenkels 108 nach innen in den Aufnahmeraum 118. Die Störkante 120 weist zwei plane Flächen auf, wobei eine der planen Flächen im Wesentlichen parallel zu einer Grundebene der Basis 104 ausgerichtet ist und als Anschlag für das Verbindungselement 104 dient, wie dies in 3 ersichtlich ist.The first leg 108 has a disturbing edge 120 on. The interfering edge 120 points from one to the recording room 118 defining inner circumferential surface 122 of the first thigh 108 inside in the reception room 118 , The interfering edge 120 has two planar surfaces, one of the planar surfaces substantially parallel to a base plane of the base 104 is aligned and as a stop for the connecting element 104 serves as this in 3 is apparent.

Das Verbindungselement 104 weist drei Abschnitte auf, einen ersten Kontaktabschnitt 124, einen zweiten Kontaktabschnitt 126 sowie einen die beiden Kontaktabschnitte verbindenden Verbindungsabschnitt 128. Das Verbindungselement 104 ist stabförmig ausgeformt. In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Verbindungselement 104 ursprünglich um ein Rundmaterial, welches auf die passende Länge geschnitten wird und dann im Bereich der Kontaktabschnitte 124, 126 jeweils zwei, im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete Abflachungen 130 aufweist. Die beiden Abflachungen 130 eines Kontaktabschnitts 124, 126 werden über auf einem Kreisbogen liegende Flächen 132 miteinander verbunden, sodass vier Flächen 130, 132 definiert sind: zwei plane Flächen als Abflachungen 130, die über zwei auf einem gemeinsamen Kreisbogen liegende Flächen 132 verbunden sind. Der Abstand 134 der beiden (im Wesentlichen) planen Abflachungen 130 wird als Dicke 136 der Kontaktabschnitte 124, 126 bezeichnet. Die Dicke 136 ist kleiner als eine Breite 138 der Einführöffnung 116 des korrespondierenden Kontaktelements 100, 102, um ein Einführen des Verbindungselements 104 durch die Einführöffnung 116 zu ermöglichen.The connecting element 104 has three sections, a first contact section 124 , a second contact section 126 and a connecting portion connecting the two contact portions 128 , The connecting element 104 is formed rod-shaped. In one embodiment, the connector is 104 originally around a round material, which is cut to the appropriate length and then in the contact sections 124 . 126 each two, substantially parallel flats aligned 130 having. The two flattenings 130 a contact section 124 . 126 become over surfaces lying on an arc 132 connected together so that four surfaces 130 . 132 are defined: two flat surfaces as flattening 130 , which have two surfaces lying on a common arc 132 are connected. The distance 134 of the two (essentially) plan flattening 130 is called thickness 136 the contact sections 124 . 126 designated. The fat 136 is smaller than a width 138 the insertion opening 116 the corresponding contact element 100 . 102 to insert the connector 104 through the insertion opening 116 to enable.

Der Innendurchmesser 140 des Aufnahmeraums 118 ist gleich oder kleiner als der Durchmesser 142 des Verbindungselements 104 zwischen den beiden auf dem Kreisbogen liegenden Flächen 132. Im montierten Zustand, wie dieser in 3 dargestellt ist, ergibt sich somit eine sichere elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktelement 100, 102 und dem Verbindungselement 104, zwischen den beiden Schenkeln 108, 110 der Kontaktelemente 100, 102 und den Kontaktabschnitten 124, 126 und dort insbesondere den auf den Kreisbögen liegenden Flächen 132 ergibt sich somit ein Kraftschluss und/oder Formschluss. Um eine sichere elektrische Verbindung zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn die Passung als eine Presspassung ausgeformt ist.The inner diameter 140 of the recording room 118 is equal to or smaller than the diameter 142 of the connecting element 104 between the two surfaces lying on the arc 132 , In the assembled state, like this one in 3 is shown, thus resulting in a secure electrical connection between the contact element 100 . 102 and the connecting element 104 , between the two thighs 108 . 110 the contact elements 100 . 102 and the contact sections 124 . 126 and there in particular the areas lying on the circular arcs 132 thus results in a positive connection and / or positive connection. To ensure a secure electrical connection, it is advantageous if the fit is formed as a press fit.

In einem Teilabschnitt des Verbindungsabschnitts 128 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Verbindungselement 104 eine Abflachung 144 auf. Die Abflachung 144 kann auch als eine Aussparung mit einer ebenen Fläche für einen Werkzeugeingriff bezeichnet werden. In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Verbindungselement 104 zwei Abflachungen 144 auf, die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Verbindungselements 104 im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. In a section of the connection section 128 has in the illustrated embodiment, the connecting element 104 a flattening 144 on. The flattening 144 may also be referred to as a recess with a flat surface for tool engagement. In a further, not shown embodiment, the connecting element 104 two flattenings 144 on, on opposite sides of the connecting element 104 are arranged substantially parallel to each other.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Verbindungsabschnitt 128 mit einem Isolationsmantel 146 umhüllt. Bevorzugt ist der Isolationsmantel 146 als Schrumpfschlauch 148 ausgeführt. Der Isolationsmantel 140 stellt eine elektrische Isolation bereit.In a preferred embodiment, the connecting portion 128 with a insulation jacket 146 envelops. The insulating jacket is preferred 146 as a shrink tube 148 executed. The insulation jacket 140 provides electrical isolation.

In einem Ausführungsbeispiel sind sowohl die Kontaktelemente 100, 102 als auch das Verbindungselement 104 im Wesentlichen aus Kupfer. Wenn das Verbindungselement 104 einen Isolationsmantel 140 aufweist, so ist dieser bevorzugt aus einem Kunststoff.In one embodiment, both the contact elements 100 . 102 as well as the connecting element 104 essentially made of copper. When the connecting element 104 an insulation jacket 140 has, it is preferably made of a plastic.

Die Klemmelemente 100, 102 zeigen einen optionalen Schlitz 149, wodurch sich die Schenkel 108,110 leichter nach außen biegen lassen, um das Verbindungselement 104 trotz durch eine Drehung verursachte Spreizung der Schenkel 108, 110 leicht aufnehmen zu können. Letztendlich lässt sich mittels des Schlitzes 149 und dessen geometrische Gestaltung die Federwirkung der Schenkel 108, 110 einstellen.The clamping elements 100 . 102 show an optional slot 149 , which causes the thighs 108 . 110 easier to bend outward to the connecting element 104 despite spreading caused by a rotation of the legs 108 . 110 easy to record. Ultimately, can be by means of the slot 149 and its geometric design, the spring action of the legs 108 . 110 to adjust.

2 und 3 zeigen die beiden Kontaktelemente 100, 102 sowie das Verbindungselement 104 aus 1, wobei in 2 das Verbindungselement 104 durch die Einführöffnung 116 in den jeweiligen Aufnahmeraum 118 der Kontaktelemente 100, 102 eingebracht ist. In 3 ist das Verbindungselement 104 dann noch um 90° im Uhrzeigersinn gedreht, wodurch eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen den Kontaktelementen 100, 102 und dem Verbindungselement 104 hergestellt wurde. In den beiden Figuren wird deutlich, dass auf der einen Seite ein Bezug zwischen der Breite 138 der Einführöffnung 116 und der Dicke des Kontaktabschnitts 124, 126 besteht, damit der Kontaktabschnitt 124, 126 in den Aufnahmeraum 118 des Kontaktelements 100, 102 eingeführt werden kann, und auf der anderen Seite ein Bezug zwischen dem Innendurchmesser 140 des Aufnahmeraums 118 der Kontaktelemente 100, 102 und dem Durchmesser 142 zwischen den beiden auf einem Kreisbogen liegenden Flächen 132 der Kontaktabschnitte 124, 126 besteht. Nach dem Einführen der jeweiligen Kontaktabschnitte 124, 126 in die korrespondierenden Aufnahmeräume 118 der jeweiligen Kontaktelemente 100, 102 und dem Verdrehen des Verbindungselements 104 um in etwa 90° liegen die Flächen 132 an der Innenumfangsfläche 122 der Kontaktelemente 100, 102 an. Dabei sind die Maße so gewählt, dass auf der einen Seite die Schenkel 108, 110 etwas nach außen federn, umso einen Anpressdruck auf das Verbindungselement 104 herzustellen und so eine sichere elektrische Verbindung zu gewährleisten. 2 and 3 show the two contact elements 100 . 102 as well as the connecting element 104 out 1 , where in 2 the connecting element 104 through the insertion opening 116 in the respective recording room 118 the contact elements 100 . 102 is introduced. In 3 is the connecting element 104 then rotated 90 ° clockwise, creating an electrical and mechanical connection between the contact elements 100 . 102 and the connecting element 104 was produced. In the two figures it is clear that on the one hand a relation between the width 138 the insertion opening 116 and the thickness of the contact portion 124 . 126 exists, so that the contact section 124 . 126 in the recording room 118 of the contact element 100 . 102 can be introduced, and on the other hand, a reference between the inner diameter 140 of the recording room 118 the contact elements 100 . 102 and the diameter 142 between the two surfaces lying on a circular arc 132 the contact sections 124 . 126 consists. After insertion of the respective contact sections 124 . 126 in the corresponding recording rooms 118 the respective contact elements 100 . 102 and the twisting of the connecting element 104 around 90 ° are the surfaces 132 on the inner circumferential surface 122 the contact elements 100 . 102 at. The dimensions are chosen so that on one side the legs 108 . 110 spring slightly outward, so a contact pressure on the connecting element 104 To produce and thus to ensure a secure electrical connection.

4 zeigt eine Batterie 450 mit drei Batteriemodulen 452 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Jedes der Batteriemodule 452 weist zwei Terminals 454, 456 auf. Ein erstes Terminal 454 stellt einen elektrischen Kontakt mit dem Pluspol ein zweites Terminal 456 stellt einen elektrischen Kontakt mit dem Minuspol des jeweiligen Batteriemoduls 452 her. An den Terminals 454, 456 ist jeweils ein Kontaktelement 100, 102 angeordnet. Ein Verbindungselement 104 verbindet das erste Kontaktelement 100 eines ersten Batteriemoduls 452 mit dem zweiten Kontaktelement 102 des zweiten Batteriemoduls 452. Ein weiteres Verbindungselement 104 verbindet das erste Kontaktelement 100 des zweiten Batteriemoduls 452 mit dem zweiten Kontaktelement 102 des dritten Batteriemoduls 452. So sind die drei Batteriemodule 452 in Reihe geschaltet. 4 shows a battery 450 with three battery modules 452 according to an embodiment of the present invention. Each of the battery modules 452 has two terminals 454 . 456 on. A first terminal 454 makes an electrical contact with the positive terminal a second terminal 456 makes electrical contact with the negative pole of the respective battery module 452 ago. At the terminals 454 . 456 is in each case a contact element 100 . 102 arranged. A connecting element 104 connects the first contact element 100 a first battery module 452 with the second contact element 102 of the second battery module 452 , Another connecting element 104 connects the first contact element 100 of the second battery module 452 with the second contact element 102 of the third battery module 452 , So are the three battery modules 452 connected in series.

Mit anderen Worten trägt jedes Terminal 454, 456 des Batteriemoduls 452 ein auch als Klemmstück bezeichnetes Kontaktelement 100, 102 aus Kupfer. Das Kontaktelement 100, 102 ist aus einem Strangpressprofil leicht herstellbar, indem das Profil auf Länge geschnitten wird. Das Profil weist folgende Merkmale auf:

  • • es gibt ein Loch mit Durchmesser <X, welches den Aufnahmeraum 116 des Kontaktelements 100, 102 schafft.
  • • Das Loch ist nach oben hin offen, wodurch eine Einführöffnung 116 vorhanden ist.
  • • Es entsteht im oberen Bereich ein Schlitz (Einführöffnung 116) mit der lichten Weite Y
  • • Im Übergang vom Loch zum Schlitz befindet sich einseitig eine Störkante 120
In other words, every terminal carries 454 . 456 of the battery module 452 also referred to as a clamping piece contact element 100 . 102 made of copper. The contact element 100 . 102 is easily made from an extruded profile by cutting the profile to length. The profile has the following characteristics:
  • • there is a hole with diameter <X, which is the receiving space 116 of the contact element 100 . 102 creates.
  • • The hole is open at the top, creating an insertion hole 116 is available.
  • • There is a slot in the upper area (insertion opening 116 ) with the clear width Y
  • • In the transition from the hole to the slot, there is a trailing edge on one side 120

Dazu passend werden aus Kupfer-Stangen mit einem Durchmesser >X die auch als Stromschienen bezeichneten Verbindungselemente 104 hergestellt, indem an deren Enden und etwa mittig zweiseitige Abflachungen 130, 144 eingebracht werden. Die Abflachungen 130, 144 ergeben parallele Flächen, deren Abstände dem Maß Y entsprechen. Als Berührschutz könnte ein Schrumpfschlauch 148 aufgebracht sein.For this purpose, copper bars with a diameter> X are used to connect the connecting elements, also referred to as busbars 104 made by at the ends and approximately in the middle two-sided flattening 130 . 144 be introduced. The flattenings 130 . 144 result in parallel surfaces whose distances are the measure Y correspond. As contact protection, a shrink tube could 148 be upset.

Durch die abgestimmte Gestaltung der beiden Teile (Kontaktelement 100, 102; Verbindungselement 104) ergibt sich eine radiale Fügerichtung, indem der auch als Zweiflach bezeichnete Kontaktabschnitt 124, 126 des Verbindungselements 104 in den Schlitz des Klemmteils eingeführt wird.Due to the coordinated design of the two parts (contact element 100 . 102 ; connecting element 104 ) results in a radial joining direction, by the contact section, also referred to as two-flat 124 . 126 of the connecting element 104 is inserted into the slot of the clamping part.

5 zeigt ein Fahrzeug 560 mit einer Variante einer Batterie 450, wie diese bereits in 4 dargestellt ist. 5 zeigt eine Variante der Anordnung der Kontaktelemente 100, 102, die zur Verbindung von zwei gegenüberliegenden Batteriemodulen im Vergleich zum in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel um 90° gedreht sind 5 shows a vehicle 560 with a variant of a battery 450 like this already in 4 is shown. 5 shows a variant of the arrangement of the contact elements 100 . 102 used to connect two opposing battery modules compared to in 4 illustrated embodiment are rotated by 90 °

Ist das Verbindungselement 104 bis zum Anschlag eingeführt, kann es anschließend in einer Richtung gedreht werden. Im dargestellten Fall ist die Drehbewegung im Uhrzeigersinn freigängig. Entgegen dem Uhrzeigersinn würde die linke Störkante 120 die Drehung verhindern. Als Hilfsmittel zum Drehen eignet sich ein Gabelschlüssel, der an den mittigen Abflachungen 144 angesetzt werden kann.Is the connecting element 104 Introduced to the stop, it can then be in one Direction to be turned. In the case shown, the rotational movement is freely accessible in the clockwise direction. Counterclockwise, the left interference edge would 120 prevent the rotation. As a tool for turning is a fork wrench, which is at the central flats 144 can be recognized.

Weil aber der Durchmesser 140, X des Lochs (Aufnahmeraum 118) im Kontaktelement 100, 102 (Klemmteil) geringfügig kleiner ausgestaltet ist, als der Durchmesser 142, X des Stangenmaterials, wird beim Drehen des Verbindungselements 104 (Stromschiene) das Kontaktelement 100, 102 aufgespreizt. Dies erzeugt eine Kontaktkraft, die zum Erreichen geringer Übergangswiderstände gewünscht ist. Nach einer 90° Drehung wird die Abflachung 130 die Störkante 120 erreichen, wodurch ein für den Werker spürbarer Anschlag entsteht und er die Drehbewegung beendet. Die Bauteile sind nun in X und Z- Richtung formschlüssig und in Y-Richtung durch Klemmung reibschlüssig gegen Lösen gesichert.But because the diameter 140 . X of the hole (recording room 118 ) in the contact element 100 . 102 (Clamping part) is designed slightly smaller than the diameter 142 . X of the rod material, when turning the connecting element 104 (Busbar) the contact element 100 . 102 spread. This creates a contact force that is desired to achieve low contact resistances. After a 90 ° turn, the flattening becomes 130 the interfering edge 120 reach, creating a noticeable for the worker stop and he stopped the rotation. The components are now in X and Z - direction positive and in Y Direction by clamping frictionally secured against loosening.

Die Gestaltung der Bauteile trägt zur prozesssicheren Montage bei:The design of the components contributes to process-reliable assembly:

Beim Fügen des Verbindungselements 104 unterstützt die Geometrie das Finden der richtigen Position: das Verbindungselement 104 (Stromschiene) richtet sich in Achsrichtung selbst aus, da die Abflachungen 130 als Anschlag am Kontaktelement 100, 102 dienen.When joining the connecting element 104 The geometry helps finding the right position: the connector 104 (Busbar) aligns itself in the axial direction, since the flattening 130 as a stop on the contact element 100 . 102 serve.

In der dargestellten Anordnung von Modulen 452 wird durch die Drehbewegung des Verbindungselements 104 gleichzeitig an beiden Enden 124, 126 des Verbindungselements 104 jeweils eine Kontaktierung hergestellt. Damit werden die Module 452 seriell verbunden.In the illustrated arrangement of modules 452 is due to the rotational movement of the connecting element 104 at the same time at both ends 124 . 126 of the connecting element 104 each made a contact. This will be the modules 452 connected serially.

Die erzielbare Klemmkraft kann durch geometrische Anpassungen variiert werden:The achievable clamping force can be varied by geometric adjustments:

Die wichtigste Kenngröße ist die theoretische Verpressung der Bauteile, da der Durchmesser 142 der Welle (Verbindungselement 104) etwas größer sein muss, als der Durchmesser 140 des Aufnahmeraums 118 (Loch im Klemmteil). Durch Variation in der Wandstärke der Schenkel 108, 110 kann die Steifigkeit der Klemmung beeinflusst werden. Auch kann ein Schlitz 149 im unteren Bereich des Loches dazu beitragen, dass das Klemmstück sich leichter verformen lässt.The most important parameter is the theoretical compression of the components, as the diameter 142 the shaft (connecting element 104 ) must be slightly larger than the diameter 140 of the recording room 118 (Hole in the clamping part). By variation in the wall thickness of the legs 108 . 110 the stiffness of the clamping can be influenced. Also, a slot 149 in the lower part of the hole help to make the clamping piece easier to deform.

Die Teile (Kontaktelemente 100, 102 sowie Verbindungselement 104) werden bei der Montage unter Druck gegeneinander bewegt, wodurch eventuell vorhandene Oxidschichten aufgebrochen werden und der Übergangswiderstand sinkt.The parts (contact elements 100 . 102 as well as connecting element 104 ) are moved during assembly against each other under pressure, whereby any existing oxide layers are broken and the contact resistance decreases.

Zum leichteren Verständnis werden in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen zu den 1-5 als Referenz beibehalten.For ease of understanding, reference numerals will be used in the following description 1-5 retained as a reference.

6 zeigt einen Ablaufplan eines Verfahrens zum Verbinden einer Mehrzahl von Batteriemodulen 452, um eine Batterie 450 für ein Fahrzeug 560 herzustellen. Hierzu umfasst das Verfahren zumindest einen Schritt S1 des Bereitstellens eines ersten Batteriemoduls 452, zumindest eines zweiten Batteriemoduls 452 sowie zumindest eines Verbindungselements 104. Letztendlich wird in der Regel die Anzahl der Verbindungselemente 104 um den Wert eins kleiner sein als die Anzahl der zu verbindenden Batteriemodule 452. Im darauf folgenden Schritt S2 des Anordnens werden die Batteriemodule 452 beispielsweise nebeneinander angeordnet und zueinander ausgerichtet, sodass im darauf folgenden Schritt S3 des Einführens das Verbindungselement 104 in jeweils ein Klemmelement zweier benachbarter Batteriemodule 452 eingeführt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt sind die Abflachungen 130 parallel zur Bewegungsrichtung des Verbindungselements 104 ausgerichtet, d. h. bezogen auf die Figuren, insbesondere 1, senkrecht bzw. vertikal ausgerichtet. So können die Kontaktabschnitte 124, 126 durch die Einführöffnung 116 der Kontaktelemente 100, 102 in den Aufnahmeraum 118 eingeführt werden. Im darauf folgenden Schritt S4 des Drehens wird das Verbindungselement 104 in etwa einen Viertel Kreisbogen (in etwa 90°) gedreht, wobei sich die Drehrichtung aus der Position der Störkante 120 ergibt. Dabei wird die auf dem Kreisbogen liegende Fläche 132, die in Richtung der Einführöffnung 116 ausgerichtet ist, von der Störkante 120 wegbewegt. Da die Störkante in 1 bis 3 jeweils auf dem linken Schenkel 108 ausgeformt ist, ergibt sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Drehrichtung im Uhrzeigersinn. Durch die Drehbewegung des Verbindungselements 104 wird ein elektrischer und mechanischer Kontakt zwischen dem Verbindungselement 104 und den Schenkeln 108 110 der Kontaktelemente 100 102 hergestellt. 6 shows a flowchart of a method for connecting a plurality of battery modules 452 to a battery 450 for a vehicle 560 manufacture. For this purpose, the method comprises at least one step S1 the provision of a first battery module 452 , at least a second battery module 452 and at least one connecting element 104 , Ultimately, usually the number of fasteners 104 one less than the number of battery modules to be connected 452 , In the following step S2 of arranging become the battery modules 452 for example, arranged side by side and aligned with each other, so in the following step S3 introducing the connecting element 104 in each case a clamping element of two adjacent battery modules 452 can be introduced. At this time, the flats are 130 parallel to the direction of movement of the connecting element 104 aligned, ie with respect to the figures, in particular 1 vertically or vertically aligned. So can the contact sections 124 . 126 through the insertion opening 116 the contact elements 100 . 102 in the recording room 118 be introduced. In the following step S4 turning is the connecting element 104 rotated in about a quarter circular arc (about 90 °), with the direction of rotation from the position of the Störkante 120 results. This is the area lying on the arc 132 pointing in the direction of the insertion opening 116 is aligned, from the interfering edge 120 moved away. Since the interfering edge in 1 to 3 each on the left thigh 108 is formed, resulting in the illustrated embodiment, a clockwise direction. By the rotational movement of the connecting element 104 becomes an electrical and mechanical contact between the connecting element 104 and thighs 108 110 the contact elements 100 102 produced.

7 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Verbindungselements 104, bei dem der Verbindungsabschnitt 128 im Wesentlichen eine flexible Leitung 770 umfasst. Bei der flexiblen Leitung 770 handelt es sich um einen Litzenleiter 772, mit einem Isolationsmantel 146. Die Enden des Litzenleiters 772 sind abisoliert. 8 zeigt das gleiche Ausführungsbeispiel als Verbindungselement 104. Die Kontaktabschnitte 124, 126 sind bei diesem Ausführungsbeispiel als Kontaktelemente 724, 726 ausgeformt. Beispielsweise sind die Kontaktelemente 724, 726 aus einem Rundmaterial gefertigt, wobei die Abflachung 130 sowie die auf einem (gemeinsamen) Kreisbogen liegenden Flächen 132 geschaffen werden. Zusätzlich wird ein Kontaktabschnitt 774 ausgeformt, der mit einem abisolierten Ende der flexiblen Leitung 770 verbunden ist. Die Verbindung des Kontaktabschnitts 774 des Kontaktelements 724, 726 mit dem abisolierten Ende der flexiblen Leitung 770 wird über eine Crimp-Verbindung, eine Schweißverbindung oder beispielsweise eine Löt-Verbindung hergestellt. Beispielsweise kann die genannte Verbindung über Reibschweißen hergestellt werden. Der Vorteil dieses Ausführungsbeispiels liegt darin, dass quasi eine flexible Stromschiene geschaffen wird, indem nur die Endstücke auf herkömmliche, an den Enden abisolierte Rundleiter aufgebracht werden; dies geschieht beispielsweise durch Schweißen, Löten oder Crimpen. Der Vorteil: die Batteriemodule können auch leicht versetzt zueinander angeordnet sein, weiterhin können problemlos größere Distanzen überwunden werden. Ab einer gewissen Länge können beide Enden „unabhängig“ voneinander montiert werden, die Stromschienen können auch Störkanten oder Höhensprünge überwinden oder sogar winkelig angeordnete Module verbinden. 7 shows an exploded view of a connecting element 104 in which the connecting section 128 essentially a flexible conduit 770 includes. In the flexible line 770 it is a stranded conductor 772 , with an insulation jacket 146 , The ends of the stranded conductor 772 are stripped. 8th shows the same embodiment as a connecting element 104 , The contact sections 124 . 126 are in this embodiment as contact elements 724 . 726 formed. For example, the contact elements 724 . 726 made of a round material, with the flattening 130 as well as lying on a (common) circular arc surfaces 132 be created. In addition, a contact section 774 formed with a stripped end of the flexible conduit 770 connected is. The connection of the contact section 774 of the contact element 724 . 726 with the stripped end of the flexible cable 770 is made via a crimp connection, a welded joint or, for example, a solder joint. For example, said compound can be made by friction welding. The advantage of this embodiment is that virtually a flexible busbar is created by only the end pieces are applied to conventional, stripped at the ends round conductor; this happens, for example, by welding, soldering or crimping. The advantage: the battery modules can also be arranged slightly offset from one another, furthermore larger distances can easily be overcome. From a certain length both ends can be mounted "independently" from each other, the busbars can also overcome interference edges or height jumps or connect even angularly arranged modules.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100, 102100, 102
Kontaktelement, KlemmstückContact element, clamping piece
104104
Verbindungselement, StromschieneConnecting element, busbar
106106
BasisBase
108108
erster Schenkelfirst leg
110110
zweiter Schenkelsecond leg
112112
erstes Endefirst end
114114
zweites Endesecond end
116116
Einführöffnunginsertion
118118
Aufnahmeraumaccommodation space
120120
Störkanteinterfering edge
122122
InnenumfangsflächeInner circumferential surface
124, 126124, 126
Kontaktabschnitt, EndeContact section, finish
128128
Verbindungsabschnittconnecting portion
130130
Abflachungflattening
132132
Flächearea
134134
Abstanddistance
136136
Dickethickness
138138
Breitewidth
140140
InnendurchmesserInner diameter
142142
Durchmesserdiameter
144144
Abflachung, AussparungFlattening, recess
146146
Isolationsmantelinsulation jacket
148148
Schrumpfschlauchshrinkable tubing
149149
Schlitzslot
450450
Batteriebattery
452452
Batteriemodulbattery module
454454
erstes Terminalfirst terminal
456456
zweites Terminalsecond terminal
560560
Fahrzeug vehicle
S1 - S4S1 - S4
Verfahrensschrittesteps
724,726724.726
Kontaktelementcontact element
770770
flexible Leitung, biegeschlaffe Leitung, biegeschlaffer Rundleiterflexible cable, flexible cable, flexible round conductor
772772
LitzenleiterStranded conductor
774774
KontaktabschnittContact section

Claims (10)

Batterie (450) für ein Fahrzeug (560) a. mit einem ersten Batteriemodul (452) mit zumindest einem ersten Kontaktelement (100, 102), aufweisend i. eine Basis (106), welche elektrisch mit einem Pol des ersten Batteriemoduls (452) gekoppelt ist, ii. einem ersten Schenkel (108), dessen erstes Ende (112) mit der Basis (106) verbunden ist, iii. einem zweiten Schenkel (110), dessen erstes Ende (112) mit der Basis (106) verbunden ist, iv. wobei die beiden Schenkel (108, 110) einen Aufnahmeraum (118) formen, der im Querschnitt kreisförmig ist und auf der der Basis (106) entgegengesetzten Seite zwischen zweiten Enden (114) der beiden Schenkel (108, 110) eine Einführöffnung (116) ausgeformt ist, und b. zumindest einem zweiten Batteriemodul (452) mit zumindest einem zweiten Kontaktelement (100, 102), aufweisend i. eine Basis (106), welche elektrisch mit einem Pol des zweiten Batteriemoduls (452) gekoppelt ist, ii. einem ersten Schenkel (108), dessen erstes Ende (112) mit der Basis (106) verbunden ist, iii. einem zweiten Schenkel (110), dessen erstes Ende (112) mit der Basis (106) verbunden ist, iv. wobei die beiden Schenkel (108, 110) einen Aufnahmeraum (118) formen, der im Querschnitt kreisförmig ist und auf der der Basis (106) entgegengesetzten Seite zwischen zweiten Enden (114) der beiden Schenkel (108, 110) eine Einführöffnung (116) ausgeformt ist, und c. einem Verbindungselement (104) zum Verbinden von den zwei Batteriemodulen (452), i. wobei an beiden Enden (124, 126) des Verbindungselements (104) jeweils zwei parallele Abflachungen (130) ausgeformt sind, wodurch zwei gegenüberliegende flache Flächen (130) und zwei auf einem Kreisbogen liegende Flächen (132) ausgeformt sind, ii. wobei eine Dicke (136) der abgeflachten Enden (124, 106. 20) kleiner als eine Breite (138) der Einführöffnung (116) des jeweils korrespondierenden Kontaktelements (100, 102) ist, d. wobei das erste Kontaktelement (100, 102) des ersten Batteriemoduls (452) mittels des Verbindungselements (104) mit dem zweiten Kontaktelement (100, 102) des zweiten Batteriemoduls (452) verbunden ist, wobei die Dicke (136) der abgeflachten Enden (124, 126) des Verbindungselements (104) kleiner als die Einführöffnung (116) des korrespondierenden Kontaktelements (100, 102) ist und ein Innendurchmesser (140) des im Querschnitt kreisförmigen Aufnahmeraums (118) jeweils kleiner oder gleich einem Durchmesser (142) des Verbindungselements (104) zwischen den beiden auf dem Kreisbogen liegenden Flächen (132) ist.Battery (450) for a vehicle (560) a. with a first battery module (452) having at least one first contact element (100, 102), comprising i. a base (106) electrically coupled to a pole of the first battery module (452), ii. a first leg (108) having its first end (112) connected to the base (106), iii. a second leg (110) having its first end (112) connected to the base (106), iv. wherein the two legs (108, 110) form a receiving space (118) which is circular in cross-section and on the base (106) opposite side between the second ends (114) of the two legs (108, 110) has an insertion opening (116). is formed, and b. at least one second battery module (452) having at least one second contact element (100, 102), comprising i. a base (106) electrically coupled to a pole of the second battery module (452), ii. a first leg (108) having its first end (112) connected to the base (106), iii. a second leg (110) having its first end (112) connected to the base (106), iv. wherein the two legs (108, 110) form a receiving space (118) which is circular in cross-section and on the base (106) opposite side between the second ends (114) of the two legs (108, 110) has an insertion opening (116). is formed, and c. a connector (104) for connecting the two battery modules (452), i. wherein at both ends (124, 126) of the connecting element (104) in each case two parallel flats (130) are formed, whereby two opposite flat surfaces (130) and two lying on a circular arc surfaces (132) are formed, ii. wherein a thickness (136) of the flattened ends (124, 106, 20) is smaller than a width (138) of the insertion opening (116) of the respective corresponding contact element (100, 102), d. wherein the first contact element (100, 102) of the first battery module (452) is connected to the second contact element (100, 102) of the second battery module (452) by means of the connection element (104), wherein the thickness (136) of the flattened ends (124 , 126) of the connecting element (104) is smaller than the insertion opening (116) of the corresponding contact element (100, 102) and an inner diameter (140) of the circular receiving space (118) is less than or equal to a diameter (142) of the connecting element ( 104) between the two lying on the circular arc surfaces (132). Batterie (450) gemäß Anspruch 1, wobei das Kontaktelement (100, 102) Kupfer umfasst.Battery (450) according to Claim 1 wherein the contact element (100, 102) comprises copper. Batterie (450) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der erste Schenkel (108) des ersten Kontaktelements (100, 102) und/oder des zweiten Kontaktelements (100, 102) in der Nähe des zweiten Endes (114) eine Störkante (120) aufweist, die von dem Aufnahmeraum (118) nach innen weist.Battery (450) according to one of the preceding claims, wherein the first leg (108) of the first contact element (100, 102) and / or of the second contact element (100, 102) has a disturbing edge (120) in the vicinity of the second end (114). having inwardly facing from the receiving space (118). Batterie (450) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei ein Innendurchmesser (140) des Aufnahmeraums (118) des ersten Kontaktelements (100, 102) und/oder des zweiten Kontaktelements (100, 102) eine Toleranz vom Nenndurchmesser (X) oder kleiner aufweist.The battery (450) according to one of the preceding claims, wherein an inner diameter (140) of the receiving space (118) of the first contact element (100, 102) and / or the second contact element (100, 102) has a tolerance of the nominal diameter (X) or smaller , Batterie (450) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (104) stabförmig ausgeformt ist.Battery (450) according to one of the preceding claims, wherein the connecting element (104) is rod-shaped. Batterie (450) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ein Verbindungsabschnitt (128) zwischen den beiden Enden (124, 126) des Verbindungselements (104) eine flexible Leitung umfasst.Battery (450) according to one of Claims 1 to 4 , a connecting portion (128) between the two ends (124, 126) of the connecting member (104) comprises a flexible conduit. Batterie (450) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (104) einen Isolationsmantel (146) aufweist, der den einen Verbindungsabschnitt (128) zwischen den beiden Enden (124, 126) mit den Abflachungen (130) umhüllt und eine elektrische Isolation bereitstellt.A battery (450) according to any one of the preceding claims, wherein the connector (104) comprises an insulating jacket (146) which envelopes the one connecting portion (128) between the two ends (124, 126) with the flats (130) and electrical insulation provides. Batterie (450) gemäß dem voranstehenden Anspruch, bei dem der Isolationsmantel (146) als Schrumpfschlauch (148) ausgebildet ist.Battery (450) according to the preceding claim, wherein the insulating jacket (146) is formed as a shrink tube (148). Batterie (450) gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Verbindungselement (104) in einem Verbindungsabschnitt (128) zwischen den beiden Enden (124, 126) zumindest eine Abflachung (144) für einen Werkzeugeingriff aufweist.The battery (450) of any one of the preceding claims, wherein the connector (104) has at least one tool engagement flare (144) in a connecting portion (128) between the two ends (124, 126). Verfahren zum Verbinden einer Mehrzahl von Batteriemodulen (452), um eine Batterie (450) für ein Fahrzeug (560) herzustellen, mit den folgenden Schritten: a. Bereitstellen eines ersten Batteriemoduls (452)mit zumindest einem ersten Kontaktelement (100, 102), aufweisend i. eine Basis (106), welche elektrisch mit einem Pol des ersten Batteriemoduls (452) gekoppelt ist, ii. einem ersten Schenkel (108), dessen erstes Ende (112) mit der Basis (106) verbunden ist, iii. einem zweiten Schenkel (110), dessen erstes Ende (112) mit der Basis (106) verbunden ist, iv. wobei die beiden Schenkel (108, 110) einen Aufnahmeraum (118) formen, der im Querschnitt kreisförmig ist und auf der der Basis (106) entgegengesetzten Seite zwischen zweiten Enden (114) der beiden Schenkel (108, 110) eine Einführöffnung (116) ausgeformt ist, zumindest eines zweiten Batteriemoduls (452) mit zumindest einem zweiten Kontaktelement (100, 102), aufweisend v. eine Basis (106), welche elektrisch mit einem Pol des zweiten Batteriemoduls (452) gekoppelt ist, vi. einem ersten Schenkel (108), dessen erstes Ende (112) mit der Basis (106) verbunden ist, vii. einem zweiten Schenkel (110), dessen erstes Ende (112) mit der Basis (106) verbunden ist, viii. wobei die beiden Schenkel (108, 110) einen Aufnahmeraum (118) formen, der im Querschnitt kreisförmig ist und auf der der Basis (106) entgegengesetzten Seite zwischen zweiten Enden (114) der beiden Schenkel (108, 110) eine Einführöffnung (116) ausgeformt ist, sowie zumindest eines Verbindungselements (104) ix. wobei an beiden Enden (124, 126) des Verbindungselements (104) jeweils zwei parallele Abflachungen (130) ausgeformt sind, wodurch zwei gegenüberliegende flache Flächen (130) und zwei auf einem Kreisbogen liegende Flächen (132) ausgeformt sind, x. wobei eine Dicke (136) der abgeflachten Enden (124, 106. 20) kleiner als eine Breite (138) der Einführöffnung (116) des jeweils korrespondierenden Kontaktelements (100, 102) ist und ein Innendurchmesser (140) des im Querschnitt kreisförmigen Aufnahmeraums (118) jeweils kleiner oder gleich einem Durchmesser (142) des Verbindungselements (104) zwischen den beiden auf dem Kreisbogen liegenden Flächen (132) ist; b. Anordnen der Batteriemodule (452), sodass das erste Kontaktelement (100, 102) des ersten Batteriemoduls (452) und das zweite Kontaktelement (100, 102) des zweiten Batteriemoduls (452) zueinander ausgerichtet sind; c. Einführen des Verbindungselements (104), sodass die Abflachungen (130) jeweils zu den zweiten Enden (114) der Schenkel (108, 110) des zugeordneten Kontaktelements (100, 102) ausgerichtet sind; und d. Drehen des Verbindungselements (104) um seine Längsachse, um einen elektrischen und mechanischen Kontakt zwischen dem Verbindungselement (104) und den Schenkeln (108, 110) der Kontaktelemente (100, 102) herzustellen.A method of connecting a plurality of battery modules (452) to produce a battery (450) for a vehicle (560), comprising the steps of: a. Providing a first battery module (452) with at least one first contact element (100, 102), comprising i. a base (106) electrically coupled to a pole of the first battery module (452), ii. a first leg (108) having its first end (112) connected to the base (106), iii. a second leg (110) having its first end (112) connected to the base (106), iv. wherein the two legs (108, 110) form a receiving space (118) which is circular in cross-section and on the base (106) opposite side between the second ends (114) of the two legs (108, 110) has an insertion opening (116). is formed, at least one second battery module (452) with at least one second contact element (100, 102), comprising v. a base (106) electrically coupled to a pole of the second battery module (452), vi. a first leg (108) having its first end (112) connected to the base (106), vii. a second leg (110) having its first end (112) connected to the base (106), viii. wherein the two legs (108, 110) form a receiving space (118) which is circular in cross-section and on the base (106) opposite side between the second ends (114) of the two legs (108, 110) has an insertion opening (116). is formed, and at least one connecting element (104) ix. wherein two parallel flats (130) are formed at both ends (124, 126) of the connecting element (104), whereby two opposite flat surfaces (130) and two surfaces (132) lying on a circular arc are formed, x. wherein a thickness (136) of the flattened ends (124, 106, 20) is smaller than a width (138) of the insertion opening (116) of the corresponding contact element (100, 102) and an inner diameter (140) of the receiving space (FIG. 118) is less than or equal to a diameter (142) of the connecting element (104) between the two surfaces (132) lying on the circular arc; b. Arranging the battery modules (452) such that the first contact element (100, 102) of the first battery module (452) and the second contact element (100, 102) of the second battery module (452) are aligned with each other; c. Inserting the connecting element (104) such that the flats (130) are respectively aligned with the second ends (114) of the legs (108, 110) of the associated contact element (100, 102); and d. Rotating the connector (104) about its longitudinal axis to provide electrical and mechanical contact between the connector (104) and the legs (108, 110) of the contact elements (100, 102) produce.
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